JP5999071B2 - Ejector - Google Patents
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Description
本発明は、流体を減圧させるとともに、高速度で噴射される噴射流体の吸引作用によって流体を吸引するエジェクタに関する。 The present invention relates to an ejector that sucks a fluid by reducing the pressure of the fluid and sucking a jet fluid ejected at a high speed.
従来、減圧手段としてエジェクタを備える蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置(以下、エジェクタ式冷凍サイクルと記載する。)が知られている。例えば、特許文献1には、この種のエジェクタ式冷凍サイクルとして、異なる冷却対象空間を冷却するための複数の蒸発器を備え、それぞれの蒸発器を互いに並列的に接続したものが開示されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a vapor compression refrigeration cycle apparatus (hereinafter referred to as an ejector refrigeration cycle) including an ejector as pressure reducing means is known. For example, Patent Document 1 discloses an ejector-type refrigeration cycle of this type having a plurality of evaporators for cooling different cooling target spaces and connecting the evaporators in parallel with each other. .
より具体的には、この特許文献1のエジェクタ式冷凍サイクルは、エジェクタのディフューザ部(昇圧部)から流出した冷媒の気液を分離する気液分離手段を備え、この気液分離手段にて分離された液相冷媒を複数の蒸発器へ分配し、複数の蒸発器から流出した冷媒同士を合流させてエジェクタの冷媒吸引口へ導くサイクル構成となっている。 More specifically, the ejector-type refrigeration cycle of Patent Document 1 includes gas-liquid separation means for separating the gas-liquid refrigerant flowing out from the diffuser section (pressure increase section) of the ejector, and the gas-liquid separation means performs separation. The liquid phase refrigerant thus distributed is distributed to a plurality of evaporators, and the refrigerants flowing out from the plurality of evaporators are joined together and led to the refrigerant suction port of the ejector.
ところが、このようなサイクル構成では、例えば、気液分離手段から第1の蒸発器を介して冷媒吸引口へ至る冷媒経路の通路圧損と、気液分離手段から第2の蒸発器を介して冷媒吸引口へ至る冷媒経路の通路圧損が異なっていると、通路圧損の大きい冷媒経路には冷媒が流入しにくくなる。その結果、通路圧損の大きい冷媒経路に配置された蒸発器へ充分な量の冷媒を適切に供給できなくなってしまうことがある。 However, in such a cycle configuration, for example, the passage pressure loss of the refrigerant path from the gas-liquid separation means to the refrigerant suction port via the first evaporator, and the refrigerant from the gas-liquid separation means via the second evaporator. If the passage pressure loss of the refrigerant path leading to the suction port is different, it becomes difficult for the refrigerant to flow into the refrigerant path having a large passage pressure loss. As a result, a sufficient amount of refrigerant may not be properly supplied to the evaporator disposed in the refrigerant path having a large passage pressure loss.
そこで、特許文献1のエジェクタ式冷凍サイクルでは、エジェクタのノズル部へ流入するサイクルの高圧側冷媒の圧力が冷媒の臨界圧力以上となる、いわゆる超臨界冷凍サイクルを構成することによって、エジェクタの冷媒吸引能力を向上させている。そして、複数の蒸発器の下流側から高い吸引能力で冷媒を吸引することによって、それぞれの蒸発器に適切に冷媒を供給するようにしている。 Therefore, in the ejector-type refrigeration cycle of Patent Document 1, by constructing a so-called supercritical refrigeration cycle in which the pressure of the high-pressure side refrigerant flowing into the nozzle portion of the ejector is equal to or higher than the critical pressure of the refrigerant, the refrigerant suction of the ejector Improve ability. And a refrigerant | coolant is appropriately supplied to each evaporator by attracting | sucking a refrigerant | coolant with the high suction capability from the downstream of several evaporators.
しかしながら、特許文献1のエジェクタ式冷凍サイクルでは、高圧側冷媒の圧力が冷媒の臨界圧力未満となる、いわゆる亜臨界冷凍サイクルを構成してしまうと、エジェクタの冷媒吸引能力の向上を期待できなくなってしまう。従って、複数の蒸発器の下流側から高い吸引能力で冷媒を吸引することによって、それぞれの蒸発器へ適切に冷媒を供給することができなくなってしまうおそれがある。 However, in the ejector-type refrigeration cycle of Patent Document 1, if a so-called subcritical refrigeration cycle in which the pressure of the high-pressure side refrigerant is less than the critical pressure of the refrigerant is configured, improvement in the refrigerant suction capacity of the ejector cannot be expected. End up. Therefore, by sucking the refrigerant with high suction ability from the downstream side of the plurality of evaporators, there is a possibility that the refrigerant cannot be appropriately supplied to each evaporator.
これに対して、気液分離手段から流出する冷媒の有する速度エネルギ(運動エネルギ)を利用して、複数の蒸発器の上流側から冷媒を圧送することによって、複数の蒸発器へ充分な量の冷媒を適切に供給する手段が考えられる。ところが、エジェクタのディフューザ部では、冷媒の速度エネルギを圧力エネルギへ変換することによって冷媒を昇圧しているので、ディフューザ部から流出する冷媒の流速は低下してしまいやすい。 On the other hand, by using the velocity energy (kinetic energy) of the refrigerant flowing out from the gas-liquid separation means, the refrigerant is pumped from the upstream side of the plurality of evaporators, so that a sufficient amount is supplied to the plurality of evaporators. A means for appropriately supplying the refrigerant can be considered. However, in the diffuser part of the ejector, the refrigerant is boosted by converting the velocity energy of the refrigerant into pressure energy, so the flow rate of the refrigerant flowing out of the diffuser part is likely to decrease.
さらに、特許文献1のエジェクタ式冷凍サイクルのように、ディフューザ部から流出した冷媒をエジェクタとは別体に構成された気液分離手段へ流入させる構成では、気液分離手段内の冷媒の流速がディフューザ部から流出した直後の冷媒の流速よりもさらに低下してしまう。従って、気液分離手段から流出する冷媒の運動エネルギを利用して複数の蒸発器へ充分な量の冷媒を適切に供給することは難しい。 Further, as in the ejector refrigeration cycle of Patent Document 1, in the configuration in which the refrigerant that has flowed out of the diffuser section flows into the gas-liquid separation means that is configured separately from the ejector, the flow rate of the refrigerant in the gas-liquid separation means is It will fall further than the flow velocity of the refrigerant | coolant immediately after flowing out from a diffuser part. Therefore, it is difficult to appropriately supply a sufficient amount of refrigerant to the plurality of evaporators using the kinetic energy of the refrigerant flowing out from the gas-liquid separation means.
つまり、気液分離手段から流出する冷媒の運動エネルギを利用して複数の蒸発器へ適切に冷媒を供給するためには、ディフューザ部から気液分離手段へ流入する冷媒の運動エネルギを向上させ、さらに、その運動エネルギを有効に活用可能なエジェクタおよび気液分離手段を構成する必要がある。 In other words, in order to appropriately supply the refrigerant to the plurality of evaporators using the kinetic energy of the refrigerant flowing out from the gas-liquid separating means, the kinetic energy of the refrigerant flowing into the gas-liquid separating means from the diffuser portion is improved, Furthermore, it is necessary to configure an ejector and a gas-liquid separation means that can effectively utilize the kinetic energy.
上記点に鑑み、本発明は、互いに並列的に接続された複数の蒸発器を備える冷凍サイクル装置に適用された際に、複数の蒸発器に対して適切に冷媒を供給可能な気液分離手段一体型のエジェクタを提供することを目的とする。 In view of the above points, the present invention is a gas-liquid separation unit capable of appropriately supplying a refrigerant to a plurality of evaporators when applied to a refrigeration cycle apparatus including a plurality of evaporators connected in parallel to each other. An object is to provide an integrated ejector.
本発明は、上記目的を達成するために案出されたもので、請求項1に記載の発明では、冷媒を蒸発させる蒸発器(14a〜14c)を有する蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置(10)に適用されるエジェクタであって、
冷媒流入口(31a)から流入した冷媒を旋回させる旋回空間(30a)、旋回空間(30a)から流出した冷媒を減圧させる減圧用空間(30b)、減圧用空間(30b)の冷媒流れ下流側に連通して外部から冷媒を吸引する吸引用通路(13b)、減圧用空間(30b)から噴射された噴射冷媒と吸引用通路(13b)から吸引された吸引冷媒とを混合させる昇圧用空間(30e)が形成されたボデー(30)と、少なくとも一部が減圧用空間(30b)の内部および昇圧用空間(30e)の内部に配置されるとともに、減圧用空間(30b)から離れるに伴って断面積が拡大する円錐状に形成された通路形成部材(35)とを備え、
ボデー(30)のうち減圧用空間(30b)を形成する部位の内周面と通路形成部材(35)の外周面との間に形成される冷媒通路は、旋回空間(30a)から流出した冷媒を減圧させて噴射するノズルとして機能するノズル通路(13a)であり、ボデー(30)のうち昇圧用空間(30e)を形成する部位の内周面と通路形成部材(35)の外周面との間に形成される冷媒通路は、噴射冷媒および吸引冷媒を混合して昇圧させるディフューザとして機能するディフューザ通路(13c)であり、ディフューザ通路(13c)は、通路形成部材(35)の軸方向に垂直な断面における断面形状が環状に形成されており、 さらに、ボデー(30)には、昇圧用空間(30e)から流出した冷媒の気液を遠心力の作用によって分離する気液分離空間(30f)、気液分離空間(30f)にて分離された液相冷媒を蒸発器(14a〜14c)側へ流出させる複数の液相冷媒流出通路(30i)が設けられていることを特徴とする。
The present invention has been devised to achieve the above object, and in the invention according to claim 1, a vapor compression refrigeration cycle apparatus (10) having evaporators (14a to 14c) for evaporating refrigerant. Ejector applied to
A swirling space (30a) for swirling the refrigerant flowing in from the refrigerant inlet (31a), a decompression space (30b) for decompressing the refrigerant flowing out from the swirling space (30a), and a refrigerant flow downstream of the decompression space (30b). A suction passage (13b) that communicates and sucks refrigerant from the outside, and a pressurization space (30e) that mixes the refrigerant injected from the decompression space (30b) and the suction refrigerant sucked from the suction passage (13b). ) Is formed, and at least a part of the body (30) is disposed in the decompression space (30b) and the boosting space (30e), and the body (30) is disconnected as the distance from the decompression space (30b) increases. A passage forming member (35) formed in a conical shape with an increased area,
The refrigerant passage formed between the inner peripheral surface of the part forming the decompression space (30b) in the body (30) and the outer peripheral surface of the passage forming member (35) is a refrigerant that has flowed out of the swirling space (30a). Is a nozzle passage (13a) that functions as a nozzle for depressurizing and injecting, between the inner peripheral surface of the body (30) forming the pressurizing space (30e) and the outer peripheral surface of the passage forming member (35) The refrigerant passage formed between them is a diffuser passage (13c) that functions as a diffuser for mixing and increasing the pressure of the injected refrigerant and the suction refrigerant, and the diffuser passage (13c) is perpendicular to the axial direction of the passage forming member (35). Further, the body (30) is formed in an annular shape, and the body (30) has a gas-liquid separation that separates the gas-liquid refrigerant flowing out of the pressurizing space (30e) by the action of centrifugal force. A plurality of liquid phase refrigerant outflow passages (30i) are provided for allowing the liquid phase refrigerant separated in the space (30f) and the gas-liquid separation space (30f) to flow out to the evaporators (14a to 14c). And
これによれば、旋回空間(30a)にて冷媒を旋回させることで、旋回空間(30a)内の旋回中心側の冷媒圧力を、飽和液相冷媒となる圧力、あるいは、冷媒が減圧沸騰する(キャビテーションを生じる)圧力となるまで低下させることができる。従って、旋回中心軸の外周側よりも内周側に気相冷媒が多く存在するようにして、旋回空間(30a)内の旋回中心線近傍はガス単相、その周りは液単相の二相分離状態とすることができる。 According to this, by turning the refrigerant in the swirl space (30a), the refrigerant pressure on the swivel center side in the swirl space (30a) is reduced to the pressure that becomes the saturated liquid phase refrigerant, or the refrigerant is boiled under reduced pressure ( Cavitation can be reduced until pressure is reached. Therefore, a gas phase refrigerant is present in the swirling space (30a) in the vicinity of the swirling center line in the swirling space (30a) so that more gas phase refrigerant is present on the inner circumferential side than on the outer circumferential side of the swirling central axis, and the liquid single phase is surrounded by the two phases It can be in a separated state.
そして、二相分離状態の冷媒は、ノズル通路(13a)へ流入して壁面沸騰および界面沸騰によって沸騰が促進されるので、ノズル通路(13a)の最小流路面積部近傍では、気相と液相が均質に混合した気液混合状態となる。さらに、ノズル通路(13a)の最小流路面積部近傍にて気液混合状態となった冷媒に閉塞(チョーキング)を生じさせて、気液混合状態の冷媒の流速が二相音速となるまで加速する。 The refrigerant in the two-phase separated state flows into the nozzle passage (13a) and is boiled by wall surface boiling and interfacial boiling. Therefore, in the vicinity of the minimum flow path area of the nozzle passage (13a), the gas phase and the liquid are separated. It becomes a gas-liquid mixed state in which the phases are homogeneously mixed. Further, the refrigerant that is in the gas-liquid mixed state in the vicinity of the minimum flow path area of the nozzle passage (13a) is blocked (choked), and accelerated until the flow rate of the refrigerant in the gas-liquid mixed state becomes a two-phase sonic velocity. To do.
このように二相音速まで加速した冷媒はノズル通路(13a)の最小流路面積部から下流側にて、均質に混合された理想的な二相噴霧流れとなって、その流速をさらに増大させることができる。その結果、ノズル通路(13a)にて冷媒の圧力エネルギを速度エネルギへ変換する際のエネルギ変換効率を向上させることができる。 Thus, the refrigerant accelerated to the two-phase sound velocity becomes an ideal two-phase spray flow that is homogeneously mixed downstream from the minimum flow path area of the nozzle passage (13a), and further increases the flow velocity. be able to. As a result, it is possible to improve the energy conversion efficiency when converting the pressure energy of the refrigerant into velocity energy in the nozzle passage (13a).
さらに、ディフューザ通路(13c)では、ノズル通路(13a)にて高いエネルギ変換効率にて増速された冷媒を、直接、気液分離空間(30f)へ導くことができる。従って、従来技術のようにエジェクタから流出した冷媒をエジェクタとは別体として構成された気液分離手段内へ流入させる場合と比較して、気液分離空間(30f)へ流入する冷媒の流速を上昇させることができる。 Further, in the diffuser passage (13c), the refrigerant accelerated at high energy conversion efficiency in the nozzle passage (13a) can be directly guided to the gas-liquid separation space (30f). Accordingly, the flow rate of the refrigerant flowing into the gas-liquid separation space (30f) is compared with the case where the refrigerant flowing out from the ejector is caused to flow into the gas-liquid separation means configured separately from the ejector as in the prior art. Can be raised.
つまり、従来技術と比較して、ディフューザ通路(13c)から流出して気液分離空間(30f)へ流入する冷媒の運動エネルギを増加させることができる。そして、この運動エネルギを利用して、冷媒を液相冷媒流出通路(30i)から蒸発器(14a〜14c)側へ流出させることができる。 That is, the kinetic energy of the refrigerant flowing out of the diffuser passage (13c) and flowing into the gas-liquid separation space (30f) can be increased as compared with the prior art. And using this kinetic energy, a refrigerant can be made to flow out from a liquid phase refrigerant outflow passage (30i) to the evaporator (14a-14c) side.
その結果、複数の液相冷媒流出通路(30i)の出口側を、それぞれ互いに並列的に接続された複数の蒸発器(14a〜14c)へ接続しておくことで、気液分離空間(30f)へ流入した冷媒の運動エネルギを有効に活用して、それぞれの蒸発器(14a〜14c)へ適切に冷媒を供給することができる。 As a result, by connecting the outlet sides of the plurality of liquid-phase refrigerant outflow passages (30i) to the plurality of evaporators (14a to 14c) connected in parallel to each other, the gas-liquid separation space (30f) The refrigerant can be appropriately supplied to the respective evaporators (14a to 14c) by effectively utilizing the kinetic energy of the refrigerant that has flowed into the evaporator.
つまり、本請求項に記載の発明によれば、互いに並列的に接続された複数の蒸発器(14a〜14c)を備える冷凍サイクル装置に適用された際に、複数の蒸発器(14a〜14c)に対して適切に冷媒を供給可能な気液分離手段一体型のエジェクタを提供することができる。 That is, when applied to a refrigeration cycle apparatus including a plurality of evaporators (14a to 14c) connected in parallel to each other, the plurality of evaporators (14a to 14c) according to the present invention. In contrast, it is possible to provide an ejector integrated with gas-liquid separation means capable of supplying a refrigerant appropriately.
さらに、従来技術に対して、気液分離空間(30f)へ流入する冷媒の流速を上昇させることができるので、気液分離空間(30f)における気液分離性能を向上でき、気液分離空間(30f)の容積を効果的に小さくすることもできる。 Furthermore, since the flow rate of the refrigerant flowing into the gas-liquid separation space (30f) can be increased as compared with the prior art, the gas-liquid separation performance in the gas-liquid separation space (30f) can be improved, and the gas-liquid separation space ( The volume of 30f) can also be effectively reduced.
また、請求項2に記載の発明のように、請求項1に記載のエジェクタにおいて、気液分離空間(30f)は、通路形成部材(35)と同軸上に配置された回転体形状に形成されており、気液分離空間(30f)の軸方向から見たときに、複数の液相冷媒流出通路(30i)は、気液分離空間(30f)の軸中心に対して互いに対象に配置されていてもよい。 Further, as in the invention described in claim 2, in the ejector described in claim 1, the gas-liquid separation space (30f) is formed in the shape of a rotating body arranged coaxially with the passage forming member (35). When viewed from the axial direction of the gas-liquid separation space (30f), the plurality of liquid-phase refrigerant outflow passages (30i) are arranged with respect to each other with respect to the axial center of the gas-liquid separation space (30f). May be.
また、請求項3に記載の発明のように、請求項1に記載のエジェクタにおいて、気液分離空間(30f)は、通路形成部材(35)と同軸上に配置された回転体形状に形成されており、気液分離空間(30f)内から液相冷媒流出通路(30i)へ流入する冷媒の流れ方向が、気液分離空間(30f)の内周壁面の接線方向となっていてもよい。 Further, as in the invention described in claim 3, in the ejector described in claim 1, the gas-liquid separation space (30f) is formed in the shape of a rotating body arranged coaxially with the passage forming member (35). The flow direction of the refrigerant flowing from the gas-liquid separation space (30f) into the liquid-phase refrigerant outflow passage (30i) may be a tangential direction of the inner peripheral wall surface of the gas-liquid separation space (30f).
さらに、請求項4に記載の発明のように、請求項2または3に記載のエジェクタにおいて、気液分離空間(30f)の軸方向から見たときに、気液分離空間(30f)内に開口する複数の液相冷媒流出通路(30i)の入口部は、気液分離空間(30f)の軸中心に対して互いに等角度間隔で配置されていてもよい。 Further, as in the invention according to claim 4, in the ejector according to claim 2 or 3, when viewed from the axial direction of the gas-liquid separation space (30f), an opening is formed in the gas-liquid separation space (30f). The inlet portions of the plurality of liquid-phase refrigerant outflow passages (30i) may be arranged at equiangular intervals with respect to the axial center of the gas-liquid separation space (30f).
これにより、高速度で旋回する冷媒の運動エネルギを、有効に活用して複数の蒸発器(14a〜14c)に対して適切に冷媒を供給することができる。つまり、エジェクタ式冷凍サイクルの運転条件の変化等によらず、それぞれの液相冷媒流出通路(30i)の入口側の冷媒の状態を均一化させることができので、複数の蒸発器(14a〜14c)に対して適切に冷媒を供給することができる。 Thereby, a refrigerant | coolant can be appropriately supplied with respect to several evaporators (14a-14c), utilizing effectively the kinetic energy of the refrigerant | coolant swirling at high speed. That is, the state of the refrigerant on the inlet side of each liquid-phase refrigerant outflow passage (30i) can be made uniform regardless of changes in the operating conditions of the ejector-type refrigeration cycle, and thus a plurality of evaporators (14a to 14c) ) Can be supplied appropriately.
また、上記の特徴のエジェクタにおいて、請求項8に記載の発明のように、ディフューザ通路(13c)から流出する冷媒が通路形成部材(35)の軸周りに旋回することを促進する旋回促進手段(38)を備えていてもよい。 Further, in the ejector having the above characteristics, as in the invention described in claim 8, as in the invention according to claim 8, turning promotion means for promoting that the refrigerant flowing out from the diffuser passage (13 c) turns around the axis of the passage forming member (35). 38) may be provided.
これによれば、気液分離空間(30f)へ流入する冷媒の旋回方向の速度成分を上昇させることができるので、気液分離空間(30f)における気液分離性能を向上できるとともに、気液分離空間(30f)内の冷媒の運動エネルギを増加させて、それぞれの蒸発器(14a〜14c)へより一層適切に冷媒を供給することができる。 According to this, since the speed component in the swirling direction of the refrigerant flowing into the gas-liquid separation space (30f) can be increased, the gas-liquid separation performance in the gas-liquid separation space (30f) can be improved, and the gas-liquid separation is performed. By increasing the kinetic energy of the refrigerant in the space (30f), the refrigerant can be supplied more appropriately to the respective evaporators (14a to 14c).
さらに、請求項9に記載の発明のように、ディフューザ通路(13c)を流通する冷媒が、通路形成部材(35)の軸周りに旋回していても、同様に、気液分離空間(30f)における気液分離性能を向上できるとともに、それぞれの蒸発器(14a〜14c)へより一層適切に冷媒を供給することができる。 Further, as in the ninth aspect of the invention, even if the refrigerant flowing through the diffuser passage (13c) swirls around the axis of the passage forming member (35), the gas-liquid separation space (30f) In addition to improving the gas-liquid separation performance, the refrigerant can be more appropriately supplied to the respective evaporators (14a to 14c).
なお、上記の請求項において、通路形成部材(35)は、厳密に減圧用空間(30b)から離れるに伴って断面積が拡大する形状のみから形成されているものに限定されず、少なくとも一部に減圧用空間(30b)から離れるに伴って断面積が拡大する形状を含んでいることによって、ディフューザ通路(13c)の形状を減圧用空間(30b)から離れるに伴って外側へ広がる形状とすることができるものを含む。 In the above claims, the passage forming member (35) is not limited to one that is strictly formed from a shape whose cross-sectional area expands as it is separated from the decompression space (30b). The shape of the diffuser passage (13c) is expanded to the outside as the distance from the decompression space (30b) is increased. Including what can be.
さらに、「円錐状に形成された」とは、通路形成部材(35)が完全な円錐形状に形成されているという意味に限定されず、円錐に近い形状、あるいは一部に円錐形状を含んで形成されているという意味も含んでいる。具体的には、軸方向断面形状が二等辺三角形となるものに限定されず、頂点を挟む二辺が内周側に凸となる形状、頂点を挟む二辺が外周側に凸となる形状、さらに断面形状が半円形状となるもの等も含む意味である。 Further, “conically formed” is not limited to the meaning that the passage forming member (35) is formed in a complete conical shape, and includes a shape close to a cone or a portion of the cone. It also includes the meaning of being formed. Specifically, the shape in which the axial cross-sectional shape is not limited to an isosceles triangle, the shape in which the two sides sandwiching the apex are convex on the inner peripheral side, the shape in which the two sides sandwiching the apex are convex on the outer peripheral side, Furthermore, it is meant to include those having a semicircular cross section.
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
(第1実施形態)
図1〜図6を用いて、本発明の第1実施形態を説明する。本実施形態のエジェクタ13は、冷媒減圧手段としてエジェクタを備える蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置、すなわち、エジェクタ式冷凍サイクル10に適用されている。さらに、このエジェクタ式冷凍サイクル10は、いわゆるデュアルエアコンタイプの車両用空調装置に適用されており、空調対象空間である車室内へ送風される送風空気を冷却する機能を果たす。
(First embodiment)
1st Embodiment of this invention is described using FIGS. The
なお、デュアルエアコンタイプの車両用空調装置とは、車室内のうち主に前席側の領域へ空調風を吹き出すための前席用空調ユニット、および主に後席側の領域へ空調風を吹き出すための後席用空調ユニットを備え、それぞれのユニット内に形成された送風空気の空気通路に、エジェクタ式冷凍サイクル10にて低圧冷媒を蒸発させる前席用蒸発器14aおよび後席用蒸発器14bを配置したものである。つまり、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10は、複数の蒸発器を備えている。
The dual air conditioner type vehicle air conditioner is a front seat air conditioning unit for blowing air conditioned air mainly to the front seat area in the passenger compartment, and air conditioned air is mainly blown to the rear seat area. A rear-
次に、エジェクタ式冷凍サイクル10の詳細構成について説明する。エジェクタ式冷凍サイクル10において、圧縮機11は、冷媒を吸入して高圧冷媒となるまで昇圧して吐出するものである。具体的には、本実施形態の圧縮機11は、1つのハウジング内に固定容量型の圧縮機構11a、および圧縮機構11aを駆動する電動モータ11bを収容して構成された電動圧縮機である。
Next, the detailed configuration of the
この圧縮機構11aとしては、スクロール型圧縮機構、ベーン型圧縮機構等の各種圧縮機構を採用できる。また、電動モータ11bは、後述する制御装置から出力される制御信号によって、その作動(回転数)が制御されるもので、交流モータ、直流モータのいずれの形式を採用してもよい。
As the
圧縮機11の吐出口には、放熱器12の凝縮部12aの冷媒入口側が接続されている。放熱器12は、圧縮機11から吐出された高圧冷媒と冷却ファン12dにより送風される車室外空気(外気)を熱交換させることによって、高圧冷媒を放熱させて冷却する放熱用熱交換器である。
The refrigerant inlet side of the
より具体的には、この放熱器12は、圧縮機11から吐出された高圧気相冷媒と冷却ファン12dから送風された外気とを熱交換させ、高圧気相冷媒を放熱させて凝縮させる凝縮部12a、凝縮部12aから流出した冷媒の気液を分離して余剰液相冷媒を蓄えるレシーバ部12b、およびレシーバ部12bから流出した液相冷媒と冷却ファン12dから送風される外気とを熱交換させ、液相冷媒を過冷却する過冷却部12cを有して構成される、いわゆるサブクール型の凝縮器である。
More specifically, the
なお、このエジェクタ式冷凍サイクル10では、冷媒としてHFC系冷媒(具体的には、R134a)を採用しており、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成している。もちろん、冷媒としてHFO系冷媒(具体的には、R1234yf)等を採用してもよい。さらに、冷媒には圧縮機11を潤滑するための冷凍機油が混入されており、冷凍機油の一部は冷媒とともにサイクルを循環している。
The
また、冷却ファン12dは、制御装置から出力される制御電圧によって回転数(送風空気量)が制御される電動式送風機である。放熱器12の過冷却部12cの冷媒出口側には、エジェクタ13の冷媒流入口31aが接続されている。
Further, the cooling
エジェクタ13は、放熱器12から流出した過冷却状態の高圧液相冷媒を減圧させて下流側へ流出させる冷媒減圧手段としての機能を果たすとともに、高速度で噴射される冷媒流の吸引作用によって前席用蒸発器14aおよび後席用蒸発器14bから流出した冷媒を吸引(輸送)して循環させる冷媒循環手段(冷媒輸送手段)としての機能を果たす。さらに、本実施形態のエジェクタ13は、減圧させた冷媒の気液を分離する気液分離手段としての機能も果たす。
The
エジェクタ13の具体的構成については、図2〜図5を用いて説明する。なお、図2、図3における上下の各矢印は、エジェクタ式冷凍サイクル10を車両用空調装置に搭載した状態における上下の各方向を示している。また、図4は、エジェクタ13の各冷媒通路の機能を説明するための模式的な断面図である。
A specific configuration of the
まず、本実施形態のエジェクタ13は、図2、図3に示すように、複数の構成部材を組み合わせることによって構成されたボデー30を備えている。具体的には、ボデー30は、角柱状の金属にて形成されてエジェクタ13の外殻を形成するハウジングボデー31を有し、このハウジングボデー31の内部に、ノズルボデー32、ミドルボデー33、ロワーボデー34等を固定して構成されたものである。
First, the
ハウジングボデー31には、図2、図3に示すように、放熱器12から流出した冷媒を内部へ流入させる冷媒流入口31a、前席用蒸発器14aから流出した冷媒を吸引する第1冷媒吸引口31b、後席用蒸発器14bから流出した冷媒を吸引する第2冷媒吸引口31c、ボデー30の内部に形成された気液分離空間30fにて分離された液相冷媒を前席用蒸発器14aの冷媒入口側へ流出させる第1液相冷媒流出口31d、気液分離空間30fにて分離された液相冷媒を後席用蒸発器14bの冷媒入口側へ流出させる第2液相冷媒流出口31e、および気液分離空間30fにて分離された気相冷媒を圧縮機11の吸入側へ流出させる気相冷媒流出口31f等が形成されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
ノズルボデー32は、冷媒流れ方向に先細る略円錐形状の金属部材で形成されており、軸方向が鉛直方向(図2、図3の上下方向)と平行になるように、ハウジングボデー31の内部に圧入等の手段によって固定されている。ノズルボデー32の上方側とハウジングボデー31との間には、冷媒流入口31aから流入した冷媒を旋回させる旋回空間30aが形成されている。
The
旋回空間30aは、回転体形状に形成され、その中心軸が鉛直方向に延びている。なお、回転体形状とは、平面図形を同一平面上の1つの直線(中心軸)の周りに回転させた際に形成される立体形状である。より具体的には、本実施形態の旋回空間30aは、略円柱状に形成されている。もちろん、円錐あるいは円錐台と円柱とを結合させた形状等に形成されていてもよい。
The swirling
さらに、冷媒流入口31aと旋回空間30aとを接続する冷媒流入通路31gは、旋回空間30aの中心軸方向から見たときに、旋回空間30aの内壁面の接線方向に延びている。これにより、冷媒流入通路31gから旋回空間30aへ流入した冷媒は、旋回空間30aの内壁面に沿って流れ、旋回空間30a内を旋回する。
Further, the
なお、冷媒流入通路31gは、旋回空間30aの中心軸方向から見たときに、旋回空間30aの接線方向と完全に一致するように形成されている必要はなく、少なくとも旋回空間30aの接線方向の成分を含んでいれば、その他の方向の成分(例えば、旋回空間30aの軸方向の成分)を含んで形成されていてもよい。
The
ここで、旋回空間30a内で旋回する冷媒には遠心力が作用するので、旋回空間30a内では中心軸側の冷媒圧力が外周側の冷媒圧力よりも低下する。そこで、本実施形態では、エジェクタ式冷凍サイクル10の通常運転時に、旋回空間30a内の中心軸側の冷媒圧力を、飽和液相冷媒となる圧力、あるいは、冷媒が減圧沸騰する(キャビテーションを生じる)圧力まで低下させるようにしている。
Here, since centrifugal force acts on the refrigerant swirling in the swirling
このような旋回空間30a内の中心軸側の冷媒圧力の調整は、旋回空間30a内で旋回する冷媒の旋回流速を調整することによって実現することができる。さらに、旋回流速の調整は、例えば、冷媒流入通路31gの通路断面積と旋回空間30aの軸方向垂直断面積との面積比を調整すること等によって行うことができる。なお、本実施形態の旋回流速とは、旋回空間30aの最外周部近傍における冷媒の旋回方向の流速を意味している。
Such adjustment of the refrigerant pressure on the central axis side in the swirling
また、ノズルボデー32の内部には、旋回空間30aから流出した冷媒を減圧させて下流側へ流出させる減圧用空間30bが形成されている。この減圧用空間30bは、円柱状空間とこの円柱状空間の下方側から連続して冷媒流れ方向に向かって徐々に広がる円錐台形状空間とを結合させた回転体形状に形成されており、減圧用空間30bの中心軸は旋回空間30aの中心軸と同軸上に配置されている。
Further, in the
さらに、減圧用空間30bの内部には、図2、図4に示すように、減圧用空間30b内に冷媒通路面積が最も縮小した最小通路面積部30mを形成するとともに、最小通路面積部30mの通路面積を変化させる通路形成部材35が配置されている。
Further, as shown in FIG. 2 and FIG. 4, a minimum
通路形成部材35は、冷媒流れ下流側に向かって徐々に広がる略円錐形状に形成されており、その中心軸が減圧用空間30bの中心軸と同軸上に配置されている。換言すると、通路形成部材35は、減圧用空間30bから離れるに伴って断面積が拡大する円錐状に形成されている。
The
そして、ノズルボデー32の減圧用空間30bを形成する部位の内周面と通路形成部材35の上方側の外周面との間に形成される冷媒通路としては、図4に示すように、最小通路面積部30mよりも冷媒流れ上流側に形成されて最小通路面積部30mに至るまでの冷媒通路面積が徐々に縮小する先細部131、および最小通路面積部30mから冷媒流れ下流側に形成されて冷媒通路面積が徐々に拡大する末広部132が形成される。
As the refrigerant passage formed between the inner peripheral surface of the part forming the
末広部132では、径方向から見たときに、減圧用空間30bと通路形成部材35が重合(オーバーラップ)しているので、冷媒通路の軸方向垂直断面の形状が円環状(円形状から同軸上に配置された小径の円形状を除いたドーナツ形状)となる。さらに、本実施形態の通路形成部材35の広がり角度は、減圧用空間30bの円錐台形状空間の広がり角度よりも小さくなっているので、末広部132における冷媒通路面積は、冷媒流れ下流側に向かって徐々に拡大している。
In the
本実施形態では、この通路形状によって減圧用空間30bの内周面と通路形成部材35の頂部側の外周面との間に形成される冷媒通路をノズルとして機能するノズル通路13aとし、冷媒を減圧させるとともに、冷媒の流速を音速となるように増速させて噴射している。さらに、ノズル通路13aへ流入する冷媒は旋回空間30aにて旋回しているので、ノズル通路13aを流通する冷媒およびノズル通路13aから噴射される噴射冷媒も、旋回空間30aにて旋回する冷媒と同方向に旋回する方向の速度成分を有している。
In the present embodiment, a refrigerant passage formed between the inner peripheral surface of the
次に、ミドルボデー33は、図2、図3に示すように、その中心部に表裏を貫通する回転体形状の貫通穴が設けられているとともに、この貫通穴の外周側に通路形成部材35を変位させる駆動手段37を収容した金属製円板状部材で形成されている。なお、この貫通穴の中心軸は旋回空間30aおよび減圧用空間30bの中心軸と同軸上に配置されている。また、ミドルボデー33は、ハウジングボデー31の内部であって、かつ、ノズルボデー32の下方側に圧入等の手段によって固定されている。
Next, as shown in FIGS. 2 and 3, the
ミドルボデー33の上面とこれに対向するハウジングボデー31の内壁面との間には、第1冷媒吸引口31bおよび第2冷媒吸引口31cから流入した冷媒を滞留させる流入空間30cが形成されている。さらに、本実施形態では、ノズルボデー32の下方側の先細先端部がミドルボデー33の貫通穴の内部に位置付けられるため、流入空間30cは、旋回空間30aおよび減圧用空間30bの中心軸方向から見たときに、断面円環状に形成される。
Between the upper surface of the
また、第1、第2冷媒吸引口31b、31cと流入空間30cとを接続する吸引冷媒流入通路30hは、流入空間30cの中心軸方向から見たときに、流入空間30cの内周壁面の接線方向に延びている。これにより、本実施形態では、第1、第2冷媒吸引口31b、31cから吸引冷媒流入通路30hを介して流入空間30c内へ流入した冷媒を、旋回空間30a内の冷媒と同方向に旋回させるようにしている。
The suction
さらに、本実施形態では、流入空間30cの中心軸方向から見たときに、流入空間30c内に開口する複数(本実施形態では、2つ)の吸引冷媒流入通路30hの出口部は、後述する複数の液相冷媒流出口31d、31eと同様に、流入空間30cの軸中心に対して互いに等角度間隔(本実施形態では、180°間隔)で配置されている。
Furthermore, in the present embodiment, the outlet portions of a plurality of (two in the present embodiment) suction
また、ミドルボデー33の貫通穴のうち、ノズルボデー32の下方側が挿入される範囲、すなわち軸線に垂直な径方向から見たときにミドルボデー33とノズルボデー32が重合する範囲では、ノズルボデー32の先細先端部の外周形状に適合するように冷媒通路面積が冷媒流れ方向に向かって徐々に縮小している。
Further, in the through hole of the
これにより、貫通穴の内周面とノズルボデー32の下方側の外周面との間には、流入空間30cと減圧用空間30bの冷媒流れ下流側とを連通させる吸引通路30dが形成される。つまり、本実施形態では、流入空間30cおよび吸引通路30dによって、外部から冷媒を吸引する吸引用通路13bが形成される。さらに、この吸引用通路13bの中心軸垂直断面も円環状に形成され、吸引用通路13bでは、中心軸の外周側から内周側へ向かって吸引冷媒が旋回しながら流れる。
Thus, a
また、ミドルボデー33の貫通穴のうち、吸引通路30dの冷媒流れ下流側には、冷媒流れ方向に向かって徐々に広がる略円錐台形状に形成された昇圧用空間30eが形成されている。この昇圧用空間30eは、上述したノズル通路13aから噴射された噴射冷媒と吸引通路30dから吸引された吸引冷媒とを混合させる空間である。
Further, in the through hole of the
この昇圧用空間30eの内部には、前述した通路形成部材35の下方側が配置されている。さらに、昇圧用空間30e内の通路形成部材35の円錐状側面の広がり角度は、昇圧用空間30eの円錐台形状空間の広がり角度よりも小さくなっているので、この冷媒通路の冷媒通路面積は冷媒流れ下流側に向かって徐々に拡大する。
Inside the
本実施形態では、このように冷媒通路面積を拡大させることによって、昇圧用空間30eを形成するミドルボデー33の内周面と通路形成部材35の下方側の外周面との間に形成される冷媒通路をディフューザとして機能するディフューザ通路13cとし、噴射冷媒および吸引冷媒の混合冷媒の速度エネルギを圧力エネルギに変換させている。つまり、ディフューザ通路13cでは、噴射冷媒および吸引冷媒を混合して昇圧させている。
In the present embodiment, the refrigerant passage formed between the inner peripheral surface of the
さらに、ディフューザ通路13cの中心軸垂直断面も円環状に形成されており、ディフューザ通路13cでは、図4に模式的に示すように、旋回空間30aにて旋回する冷媒と同方向に旋回する方向の速度成分を有している。
Further, the cross section perpendicular to the central axis of the
次に、ミドルボデー33の内部に配置されて、通路形成部材35を変位させる駆動手段37について説明する。この駆動手段37は、圧力応動部材である円形薄板状のダイヤフラム37aを有して構成されている。より具体的には、図2に示すように、ダイヤフラム37aはミドルボデー33の外周側に形成された円柱状の空間を上下の2つの空間に仕切るように、溶接等の手段によって固定されている。
Next, the drive means 37 which is disposed inside the
ダイヤフラム37aによって仕切られた2つの空間のうち上方側(流入空間30c側)の空間は、流入空間30c内で合流した前席用蒸発器14a流出冷媒と後席用蒸発器14b流出冷媒との合流冷媒の温度に応じて圧力変化する感温媒体が封入される封入空間37bを構成している。この封入空間37bには、冷凍サイクル10を循環する冷媒と同一組成の感温媒体が予め定めた密度となるように封入されている。従って、本実施形態における感温媒体は、R134aを主成分とする媒体となる。
Of the two spaces partitioned by the
一方、ダイヤフラム37aによって仕切られた2つの空間のうち下方側の空間は、図示しない連通路を介して、流入空間30c内で合流した合流冷媒を導入させる導入空間37cを構成している。従って、封入空間37bに封入された感温媒体には、流入空間30cと封入空間37bとを仕切る蓋部材37dおよびダイヤフラム37aを介して、合流冷媒の温度が伝達される。
On the other hand, the lower space of the two spaces partitioned by the
ここで、図2〜図4から明らかなように、本実施形態のミドルボデー33の上方側には吸引用通路13bが配置され、ミドルボデー33の下方側にはディフューザ通路13cが配置されている。従って、駆動手段37の少なくとも一部は、軸線の径方向から見たときに、吸引用通路13bおよびディフューザ通路13cによって上下方向から挟まれる位置に配置されることになる。
2 to 4, the
より詳細には、駆動手段37の封入空間37bは、旋回空間30aや通路形成部材35等の中心軸方向から見たときに、吸引用通路13bおよびディフューザ通路13cと重合する位置であって、吸引用通路13bおよびディフューザ通路13cによって囲まれる位置に配置されている。これにより、封入空間37b内の感温媒体には流入空間30c内で合流した合流冷媒の温度が効率的に伝達され、封入空間37bの内圧は、合流冷媒の温度に応じた圧力となる。
More specifically, the
さらに、ダイヤフラム37aは、封入空間37bの内圧と導入空間37cへ流入した合流冷媒の圧力との差圧に応じて変形する。このため、ダイヤフラム37aは弾性に富み、かつ熱伝導が良好で強靱な材質にて形成することが好ましく、例えば、ステンレス(SUS304)等の金属薄板にて形成されることが望ましい。
Further, the
また、ダイヤフラム37aの中心部には、円柱状の作動棒37eの上端側が溶接等の手段によって接合され、作動棒37eの下端側には通路形成部材35の最下方側(底側)の外周側が固定されている。これにより、ダイヤフラム37aと通路形成部材35が連結され、ダイヤフラム37aの変位に伴って通路形成部材35が変位し、ノズル通路13aの冷媒通路面積(最小通路面積部30mにおける通路断面積)が調整される。
Further, the upper end side of a
具体的には、流入空間30c内で合流した合流冷媒の温度(過熱度)が上昇すると、封入空間37bに封入された感温媒体の飽和圧力が上昇し、封入空間37bの内圧から導入空間37cの圧力を差し引いた差圧が大きくなる。これにより、ダイヤフラム37aは、最小通路面積部30mにおける通路断面積を拡大させる方向(鉛直方向下方側)に通路形成部材35を変位させる。
Specifically, when the temperature (superheat degree) of the merged refrigerant that has merged in the
一方、流入空間30c内で合流した合流冷媒の温度(過熱度)が低下すると、封入空間37bに封入された感温媒体の飽和圧力が低下して、封入空間37bの内圧から導入空間37cの圧力を差し引いた差圧が小さくなる。これにより、ダイヤフラム37aは、最小通路面積部30mにおける通路断面積を縮小させる方向(鉛直方向上方側)に通路形成部材35を変位させる。
On the other hand, when the temperature (superheat degree) of the merged refrigerant that merges in the
このように流入空間30c内で合流した合流冷媒の過熱度に応じてダイヤフラム37aが、通路形成部材35を上下方向に変位させることによって、合流冷媒の過熱度が予め定めた所定値に近づくように、最小通路面積部30mにおける通路断面積を調整することができる。なお、作動棒37eとミドルボデー33との隙間は、図示しないO−リング等のシール部材によってシールされており、作動棒37eが変位してもこの隙間から冷媒が漏れることはない。
Thus, the
また、通路形成部材35の底面は、ロワーボデー34に固定されたコイルバネ40の荷重を受けている。コイルバネ40は、通路形成部材35に対して、最小通路面積部30mにおける通路断面積を縮小する側に付勢する荷重をかけており、この荷重を調整することで、通路形成部材35の開弁圧を変更して、狙いの過熱度を変更することもできる。
Further, the bottom surface of the
なお、本実施形態では、ミドルボデー33の外周側に複数(具体的には、図2、図3に示すように4つ)の円柱状の空間を設け、この空間の内部にそれぞれ円形薄板状のダイヤフラム37aを固定して4つの駆動手段37を構成しているが、駆動手段37の数はこれに限定されない。なお、駆動手段37を複数箇所に設ける場合は、それぞれ中心軸に対して等角度間隔で配置されていることが望ましい。
In the present embodiment, a plurality (specifically, four as shown in FIGS. 2 and 3) of columnar spaces are provided on the outer peripheral side of the
また、軸方向からみたときに円環状に形成される空間内に、円環状の薄板で形成されたダイヤフラムを固定し、複数の作動棒でこのダイヤフラムと通路形成部材35とを連結する構成としてもよい。
Alternatively, a diaphragm formed by an annular thin plate may be fixed in a space formed in an annular shape when viewed from the axial direction, and the diaphragm and the
次に、ロワーボデー34は、円柱状の金属部材で形成されており、ハウジングボデー31の底面を閉塞するように、ハウジングボデー31内にネジ止め等の手段によって固定されている。また、図2、図3に示すように、ロワーボデー34の上方側とミドルボデー33との間には、ディフューザ通路13cから流出した冷媒の気液を分離する気液分離空間30fが形成されている。
Next, the
この気液分離空間30fは、略円柱状の回転体形状の空間として形成されており、気液分離空間30fの中心軸も、旋回空間30a、減圧用空間30bおよび通路形成部材35等の中心軸と同軸上に配置されている。
The gas-
前述の如く、ディフューザ通路13cでは、冷媒が断面円環形状の冷媒通路に沿って旋回しながら流れるので、このディフューザ通路13cから気液分離空間30fへ流入する冷媒も、旋回方向の速度成分を有している。従って、本実施形態の気液分離空間30f内では、遠心力の作用によって冷媒の気液が分離される。さらに、この気液分離空間30fの内容積は、サイクルに負荷変動が生じてサイクルを循環する冷媒循環流量が変動しても、実質的に余剰冷媒を溜めることができない程度の容積になっている。
As described above, in the
ロワーボデー34の中心部には、気液分離空間30fに同軸上に配置されて、上方側へ向かって延びる円筒状のパイプ34aが設けられている。そして、気液分離空間30fにて分離された液相冷媒は、パイプ34aの外周側に一時的に滞留して、液相冷媒流出口31cから流出する。また、パイプ34aの内部には、気液分離空間30fにて分離された気相冷媒をハウジングボデー31の気相冷媒流出口31fへ導く気相冷媒流出通路34bが形成されている。
At the center of the
さらに、パイプ34aの上端部には、前述したコイルバネ40が固定されている。このコイルバネ40は、冷媒が減圧される際の圧力脈動に起因する通路形成部材35の振動を減衰させる振動緩衝部材としての機能も果たしている。パイプ34aの根本部(最下方部)には、液相冷媒中の冷凍機油を気相冷媒流出通路34bを介して圧縮機11内へ戻すためのオイル戻し穴34cが形成されている。
Further, the above-described
また、気液分離空間30fと第1、第2液相冷媒流出口31d、31eとを接続する液相冷媒流出通路30iは、図5の断面図に示すように、気液分離空間30fの中心軸方向から見たときに、気液分離空間30fの軸中心に対して互いに対象に配置されている。さらに、液相冷媒流出通路30iは、気液分離空間30fの内周壁面の接線方向に延びている。さらに、気液分離空間30f内に開口する複数(本実施形態では、2つ)の液相冷媒流出通路30iの入口部は、気液分離空間30fの軸中心に対して互いに等角度間隔(本実施形態では、180°間隔)で配置されている。
Further, the liquid-phase
さらに、本実施形態では、気液分離空間30fと第1液相冷媒流出口31dとを接続する液相冷媒流出通路30iの通路圧損が、気液分離空間30fと第2液相冷媒流出口31dとを接続する液相冷媒流出通路30iの通路圧損よりも大きくなるように設定している。
Furthermore, in this embodiment, the passage pressure loss of the liquid-phase
このような通路圧損の調整は、液相冷媒流出通路30iの通路断面積を調整することによって行ってもよいし、液相冷媒流出通路30i内にオリフィス等の固定絞りを配置することによって行ってもよい。なお、「通路圧損」とは、所定流量の冷媒が冷媒通路を流通する際に生じる圧力損失を意味する。
Such adjustment of the passage pressure loss may be performed by adjusting the passage sectional area of the liquid-phase
次に、図1に示すように、第1液相冷媒出口31dには、前席用空調ユニットの空気通路内に配置された前席用蒸発器14aの冷媒入口側が接続されている。前席用蒸発器14aは、エジェクタ13にて減圧された低圧冷媒と前席用送風ファン15aから車室内前席側へ送風される送風空気とを熱交換させることによって、低圧冷媒を蒸発させて車室内の主に前席側の領域へ送風される空調風を冷却する冷却用熱交換器である。
Next, as shown in FIG. 1, the refrigerant inlet side of the
一方、第2液相冷媒流出口31eには、後席用蒸発器14bの冷媒入口側が接続されている。後席用蒸発器14bは、エジェクタ13にて減圧された低圧冷媒と後席用送風ファン15bから車室内後席側へ送風される送風空気とを熱交換させることによって、低圧冷媒を蒸発させて車室内の主に後席側の領域へ送風される空調風を冷却する冷却用熱交換器である。
On the other hand, the refrigerant inlet side of the
また、前席用蒸発器14aの冷媒出口側には、エジェクタ13の第1冷媒吸引口31bが接続され、後席用蒸発器14bの冷媒出口側には、エジェクタ13の第2冷媒吸引口31cが接続されている。つまり、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10では、前席用蒸発器14aおよび後席用蒸発器14bが互いに並列的に接続されている。
The first
前席用送風ファン15a、後席用送風ファン15bは、制御装置から出力される制御電圧によって回転数(送風空気量)が制御される電動式送風機である。さらに、エジェクタ13の気相冷媒流出口31fには圧縮機11の吸入側が接続されている。
The front
ここで、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10では、圧縮機11、放熱器12、およびエジェクタ13が、車室よりも前方のボンネット内に配置され、前席用蒸発器14aが車室の前方側に配置され、後席用蒸発器14bが車室の後方側に配置されている。つまり、前席用蒸発器14aは後席用蒸発器14bよりもエジェクタ13mに近い位置に配置されることになる。
Here, in the ejector
このため、エジェクタ13の第1液相冷媒出口31dから前席用蒸発器14aを介してエジェクタ13の第1冷媒吸引口31bへ至る冷媒経路における通路圧損は、エジェクタ13の第2液相冷媒流出口31eから後席用蒸発器14bを介してエジェクタ13の第2冷媒吸引口31cへ至る冷媒経路における通路圧損よりも大きくなる。
Therefore, the passage pressure loss in the refrigerant path from the first liquid-
そこで、本実施形態では、前述の如く、液相冷媒流出通路30iの通路圧損を設定することによって、エジェクタ13の気液分離空間30fから前席用蒸発器14aを介してエジェクタ13の流入空間30cへ至る冷媒経路における通路圧損と、エジェクタ13の気液分離空間30fから後席用蒸発器14bを介してエジェクタ13の流入空間30cへ至る冷媒経路における通路圧損が同等となるようにしている。
Therefore, in the present embodiment, as described above, by setting the passage pressure loss of the liquid-phase
次に、図示しない制御装置は、CPU、ROMおよびRAM等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成される。この制御装置は、そのROM内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行って、上述の各種電気式のアクチュエータ11b、12d、15a、15b等の作動を制御する。
Next, a control device (not shown) includes a known microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like and peripheral circuits thereof. This control device performs various calculations and processes based on the control program stored in the ROM, and controls the operations of the various
また、制御装置には、車室内温度を検出する内気温センサ、外気温を検出する外気温センサ、車室内の日射量を検出する日射センサ、前席用蒸発器14aおよび後席用蒸発器14bの吹出空気温度(蒸発器温度)を検出する前席用および後席用蒸発器温度センサ、放熱器12出口側冷媒の温度を検出する出口側温度センサおよび放熱器12出口側冷媒の圧力を検出する出口側圧力センサ等の空調制御用のセンサ群が接続され、これらのセンサ群の検出値が入力される。
The control device also includes an inside air temperature sensor that detects the temperature inside the vehicle, an outside air temperature sensor that detects the outside air temperature, a solar radiation sensor that detects the amount of solar radiation in the vehicle interior, the
さらに、制御装置の入力側には、車室内前部の計器盤付近に配置された図示しない操作パネルが接続され、この操作パネルに設けられた各種操作スイッチからの操作信号が制御装置へ入力される。操作パネルに設けられた各種操作スイッチとしては、乗員が車室内空調を行うことを要求する空調作動スイッチ、乗員が車室内温度を設定する車室内温度設定スイッチ等が設けられている。 Furthermore, an operation panel (not shown) disposed near the instrument panel in the front part of the vehicle interior is connected to the input side of the control device, and operation signals from various operation switches provided on the operation panel are input to the control device. The As various operation switches provided on the operation panel, an air conditioning operation switch that requires the passenger to perform air conditioning in the passenger compartment, a passenger compartment temperature setting switch that sets the passenger compartment temperature, and the like are provided.
なお、本実施形態の制御装置は、その出力側に接続された各種の制御対象機器の作動を制御する制御手段が一体に構成されたものであるが、制御装置のうち、各制御対象機器の作動を制御する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)が各制御対象機器の制御手段を構成している。例えば、本実施形態では、圧縮機11の電動モータ11bの作動を制御する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)が吐出能力制御手段を構成している。
Note that the control device of the present embodiment is configured integrally with control means for controlling the operation of various control target devices connected to the output side of the control device. The configuration (hardware and software) for controlling the operation constitutes the control means of each control target device. For example, in this embodiment, the structure (hardware and software) which controls the action | operation of the
次に、上記構成における本実施形態の作動を図6のモリエル線図を用いて説明する。なお、このモリエル線図の縦軸には、図4のP0、P1、P2に対応する圧力が示されている。まず、操作パネルの作動スイッチが投入(ON)されると、制御装置が圧縮機11の電動モータ11b、冷却ファン12d、各送風ファン15a、15b等を作動させる。これにより、圧縮機11が冷媒を吸入し、圧縮して吐出する。
Next, the operation of the present embodiment in the above configuration will be described with reference to the Mollier diagram of FIG. The vertical axis of the Mollier diagram shows pressures corresponding to P0, P1, and P2 in FIG. First, when the operation switch of the operation panel is turned on (ON), the control device operates the
圧縮機11から吐出された高温高圧状態の気相冷媒(図6のa6点)は、放熱器12の凝縮部12aへ流入し、冷却ファン12dから送風された送風空気(外気)と熱交換し、放熱して凝縮する。凝縮部12aにて放熱した冷媒は、レシーバ部12bにて気液分離される。レシーバ部12bにて気液分離された液相冷媒は、過冷却部12cにて冷却ファン12dから送風された送風空気と熱交換し、さらに放熱して過冷却液相冷媒となる(図6のa6点→b6点)。
The high-temperature and high-pressure gas-phase refrigerant (point a6 in FIG. 6) discharged from the
放熱器12の過冷却部12cから流出した過冷却液相冷媒は、エジェクタ13の減圧用空間30bの内周面と通路形成部材35の外周面との間に形成されるノズル通路13aにて等エントロピ的に減圧されて噴射される(図6のb6点→c6点)。
The supercooled liquid-phase refrigerant that has flowed out of the supercooling
そして、ノズル通路13aから噴射された噴射冷媒の吸引作用によって、前席用蒸発器14aから流出した冷媒が第1冷媒吸引口31bを介して流入空間30c内へ吸引され、後席用蒸発器14bから流出した冷媒が第2冷媒吸引口31cを介して流入空間30c内へ吸引される。さらに、流入空間30c内にて前席用蒸発器14a流出冷媒と後席用蒸発器14b流出冷媒が合流する(図6のi6点)。
The refrigerant flowing out from the
この際、減圧用空間30bの最小通路面積部30mにおける冷媒通路面積は、流入空間30c内で合流した合流冷媒の過熱度が予め定めた所定値に近づくように調整される。さらに、ノズル通路13aから噴射された噴射冷媒と吸引用通路13bを介して吸引された吸引冷媒は、ディフューザ通路13cへ流入する(図6のc6点→d6点、i6点→d6点)。
At this time, the refrigerant passage area in the
ディフューザ通路13cでは冷媒通路面積の拡大により、冷媒の速度エネルギが圧力エネルギに変換される。これにより、噴射冷媒と吸引冷媒が混合されながら混合冷媒の圧力が上昇する(図6のd6点→e6点)。ディフューザ通路13cから流出した冷媒は気液分離空間30fにて気液分離される(図6のe6点→f6点、e6点→g6点)。
In the
気液分離空間30fにて分離された液相冷媒のうち、第1液相冷媒流出口31dから流出した冷媒は前席用蒸発器14aへ流入する。この際、第1液相冷媒流出口31dから流出する冷媒は、気液分離空間30fと第1液相冷媒流出口31dとを接続する液相冷媒流出通路30iの通路圧損によって減圧される(図6のg6点→h6点)。
Of the liquid-phase refrigerant separated in the gas-
前席用蒸発器14aへ流入した冷媒は、前席用送風ファン15aによって送風された送風空気から吸熱して蒸発する(図6のh6点→i6点)。これにより、前席側の領域へ送風される送風空気が冷却される。前席用蒸発器14aから流出した冷媒は、第1冷媒吸引口31bから吸引される。
The refrigerant flowing into the
一方、気液分離空間30fにて分離された液相冷媒のうち、第2液相冷媒流出口31eから流出した冷媒は前席用蒸発器14aへ流入する。この際、第2液相冷媒流出口31eから流出した冷媒は、第2液相冷媒流出口31eから後席用蒸発器14bの冷媒入口側へ至る冷媒経路の通路圧損によって減圧される(図6のg6点→j’6点)。
On the other hand, among the liquid-phase refrigerant separated in the gas-
後席用蒸発器14bへ流入した冷媒は、後席用送風ファン15bによって送風された送風空気から吸熱して蒸発する(図6のj’6点→j”6点)。これにより、後席側の領域へ送風される送風空気が冷却される。後席用蒸発器14bから流出した冷媒は、後席用蒸発器14bの冷媒出口側から第2冷媒吸引口31cへ至る冷媒経路の通路圧損によって、さらに減圧されて(図6のj”6点→i6点)、第2冷媒吸引口31cから吸引される。
The refrigerant flowing into the rear-
また、気液分離空間30fにて分離された気相冷媒は気相冷媒流出口31fから流出して、圧縮機11へ吸入され再び圧縮される(図6のf6点→a6点)。
Further, the gas-phase refrigerant separated in the gas-
本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10は、以上の如く作動して、車室内の前席側の領域へ送風される送風空気および後席側の領域へ送風される送風空気を冷却することができる。さらに、このエジェクタ式冷凍サイクル10では、ディフューザ通路13cにて昇圧された冷媒を圧縮機11に吸入させるので、圧縮機11の駆動動力を低減させて、サイクル効率(COP)を向上させることができる。
The
さらに、本実施形態のエジェクタ13によれば、旋回空間30aにて冷媒を旋回させることで、旋回空間30a内の旋回中心側の冷媒圧力を、飽和液相冷媒となる圧力、あるいは、冷媒が減圧沸騰する(キャビテーションを生じる)圧力まで低下させることができる。これにより、旋回中心軸の外周側よりも内周側に気相冷媒が多く存在するようにして、旋回空間30a内の旋回中心線近傍はガス単相、その周りは液単相の二相分離状態とすることができる。
Furthermore, according to the
このように二相分離状態となった冷媒がノズル通路13aへ流入することで、ノズル通路13aの先細部131では、円環状の冷媒通路の外周側壁面から冷媒が剥離する際に生じる壁面沸騰および円環状の冷媒通路の中心軸側の冷媒のキャビテーションによって生じた沸騰核による界面沸騰によって冷媒の沸騰が促進される。これにより、ノズル通路13aの最小通路面積部30mへ流入する冷媒が、気相と液相が均質に混合した気液混合状態となる。
As the refrigerant in the two-phase separation state flows into the
そして、最小通路面積部30mの近傍で気液混合状態の冷媒の流れに閉塞(チョーキング)が生じ、このチョーキングによって音速に到達した気液混合状態の冷媒が末広部132にて加速されて噴射される。このように、壁面沸騰および界面沸騰の双方による沸騰促進によって、気液混合状態の冷媒を音速となるまで効率よく加速できることで、ノズル通路13aにおけるエネルギ変換効率を向上させることができる。
Then, the flow of refrigerant in the gas-liquid mixed state is choked in the vicinity of the minimum
さらに、通路形成部材35として減圧用空間30bから離れるに伴って断面積が拡大する円錐状に形成されたものを採用して、ディフューザ通路13cの断面形状を円環状に形成している。そして、ディフューザ通路13cでは、ノズル通路13aにて高いエネルギ変換効率にて増速された冷媒を、通路形成部材35の軸周りに旋回させながら、直接、気液分離空間30fへ導いている。
Further, the
従って、従来技術のようにエジェクタから流出した冷媒をエジェクタとは別体として構成された気液分離手段内へ流入させる場合と比較して、気液分離空間30fへ流入する冷媒の流速を高い値とすることができる。これにより、従来技術と比較して、ディフューザ通路13cから流出して気液分離空間30fへ流入する冷媒の運動エネルギを向上させることができる。
Therefore, the flow rate of the refrigerant flowing into the gas-
そして、この運動エネルギを利用して、冷媒を気液分離空間30fから液相冷媒流出通路30iを介して前席用蒸発器14a、後席用蒸発器14b側へ流出させることができる。その結果、本実施形態のエジェクタ13によれば、互いに並列的に接続された複数の蒸発器(具体的には、前席用蒸発器14aおよび後席用蒸発器14b)を備えるエジェクタ式冷凍サイクルに適用された際に、これらの蒸発器14a、14bに対して適切に冷媒を供給することができる。
Using this kinetic energy, the refrigerant can flow out from the gas-
また、本実施形態のエジェクタ13では、気液分離空間30fと第1、第2液相冷媒流出口31d、31eとを接続する液相冷媒流出通路30iが、気液分離空間30fの中心軸方向から見たときに、気液分離空間30fの軸中心に対して互いに対象に配置され、気液分離空間30f内に開口する複数の液相冷媒流出通路30iの入口部が、気液分離空間30fの軸中心に対して互いに等角度間隔で配置されている。
In the
これによれば、それぞれの液相冷媒流出通路30iの入口側の冷媒の状態を均一化させることができ、互いに並列的に接続された複数の蒸発器14a、14bに対して、より一層適切に冷媒を供給することができる。
According to this, the state of the refrigerant on the inlet side of each liquid-phase
より詳細には、本実施形態の気液分離空間30fでは、遠心力の作用によって冷媒の気液を分離するので、図5に示すように、気液分離空間30fの外周側には、分離された液相冷媒の層(液膜)が生成される。この際、本実施形態のように液相冷媒流出通路30iが配置されていると、エジェクタ式冷凍サイクル10の運転条件の変化によってサイクルを循環する冷媒流量が変動しても、各液相冷媒流出通路30iの入口側の冷媒の液膜の厚み等を同等することができる。
More specifically, in the gas-
従って、各液相冷媒流出通路30iへ流入する冷媒の状態を同等として、互いに並列的に接続された複数の蒸発器14a、14bに対して、適切に冷媒を供給することができる。換言すると、本実施形態のように液相冷媒流出通路30iが配置されていると、サイクルを循環する冷媒流量が変動するような場合であっても、それぞれの液相冷媒流出通路30iへ安定的に、かつ、適切に冷媒を供給するためのロバスト性を向上させることができる。
Therefore, it is possible to appropriately supply the refrigerant to the plurality of
さらに、本実施形態のエジェクタ13では、複数の液相冷媒流出通路30iが、気液分離空間30fの内周壁面の接線方向に延びている。従って、冷媒が気液分離空間30fから液相冷媒流出通路30iへ流出する際のエネルギ損失を抑制し、気液分離空間30f内で旋回する冷媒の運動エネルギを有効に活用して、冷媒を液相冷媒流出通路30iから複数の蒸発器14a、14b側へ流出させることができる。
Further, in the
その結果、本実施形態のエジェクタ13によれば、互いに並列的に接続された複数の蒸発器14a、14bに対して適切に冷媒を供給することができる。
As a result, according to the
また、本実施形態のエジェクタ13では、従来技術に対して、気液分離空間30fへ流入する冷媒の流速を上昇させて、気液分離空間30fへ流入する冷媒の旋回方向の速度成分を高い値とすることができるので、気液分離空間30fの気液分離性能を向上できるとともに、気液分離空間30fの容積を効果的に小さくすることもできる。
Moreover, in the
また、本実施形態のエジェクタ13では、ディフューザ通路13cを流通する冷媒を旋回させることができるので、ディフューザ通路13cにおいて冷媒を昇圧させるための流路を螺旋状に形成することができる。従って、ディフューザ通路13cの軸方向(通路形成部材35の軸方向)の寸法が拡大してしまうことを抑制でき、エジェクタ13全体としての体格の大型化を抑制できる。
Moreover, in the
また、本実施形態のエジェクタ13では、駆動手段37を備えているので、エジェクタ式冷凍サイクル10の負荷変動に応じてノズルボデー32を変位させて、ノズル通路13aの冷媒通路面積(最小通路面積部30mにおける通路断面積)を調整することができる。従って、エジェクタ式冷凍サイクル10の負荷変動に応じてエジェクタ13を適切に作動させることができる。
Further, since the
さらに、駆動手段37が、吸引用通路13bおよびディフューザ通路13cによって上下方向から挟まれる位置に配置されているので、吸引用通路13bとディフューザ通路13cとの間に形成されるスペースを有効に活用することができる。その結果、より一層エジェクタ全体としての体格の大型化を抑制できる。
Further, since the driving means 37 is disposed at a position sandwiched between the
しかも、封入空間37bが吸引用通路13bおよびディフューザ通路13cによって囲まれる位置に配置されているので、外気温の影響等を受けることなく流入空間30c内で合流した合流冷媒の温度を感温媒体に良好に伝達して、封入空間37b内の圧力を変化させることができる。つまり、封入空間37b内の圧力を流入空間30c内で合流した合流冷媒の温度に応じて精度良く変化させることができ、ノズル通路13aの冷媒通路面積をより一層適切に変化させることができる。
Moreover, since the
また、本実施形態のエジェクタ13では、複数の冷媒吸引口(具体的には、第1、第2冷媒吸引口31b、31c)を有している。さらに、これらの冷媒吸引口と流入空間30cとを接続する吸引冷媒流入通路30hが、流入空間30cの中心軸方向から見たときに、流入空間30cの内周壁面の接線方向に延びているとともに、流入空間30c内に開口する複数(本実施形態では、2つ)の吸引冷媒流入通路30hの出口部が、流入空間30cの軸中心に対して互いに等角度間隔で配置されている。
Further, the
これにより、流入空間30cの冷媒を、旋回空間30a内の冷媒と同方向に旋回させて、ディフューザ通路13cへ流入する冷媒の旋回流れを促進することができる。その結果、ディフューザ通路13cから流出して気液分離空間30fへ流入する冷媒の運動エネルギを、より一層向上させることができる。
Thereby, the refrigerant | coolant of the
また、本実施形態のエジェクタ13では、気液分離空間30fと第1液相冷媒流出口31dとを接続する液相冷媒流出通路30iの通路圧損および気液分離空間30fと第2液相冷媒流出口31dとを接続する液相冷媒流出通路30iの通路圧損が異なる値となるように設定している。
Further, in the
これにより、本実施形態の如く、エジェクタ13の気液分離空間30fから前席用蒸発器14aを介してエジェクタ13の流入空間30cへ至る冷媒経路における通路圧損と、エジェクタ13の気液分離空間30fから後席用蒸発器14bを介してエジェクタ13の流入空間30cへ至る冷媒経路における通路圧損とを同等となるように設定すれば、それぞれの蒸発器14a、14bへ同等の流量の冷媒を供給することができる。
Thereby, as in this embodiment, the passage pressure loss in the refrigerant path from the gas-
さらに、エジェクタ13の気液分離空間30fから前席用蒸発器14aを介してエジェクタ13の流入空間30cへ至る冷媒経路における通路圧損と、エジェクタ13の気液分離空間30fから後席用蒸発器14bを介してエジェクタ13の流入空間30cへ至る冷媒経路における通路圧損とを異なる値になるように設定すれば、それぞれの蒸発器14a、14bにおける冷媒蒸発温度を異なる温度とすることができる。
Further, the passage pressure loss in the refrigerant path from the gas-
(第2実施形態)
本実施形態では、図7の全体構成図に示すように、第1実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルに対して、クールボックス用蒸発器14c、クールボックス用送風ファン15c、開閉弁16、合流部17等を追加したエジェクタ式冷凍サイクル10について説明する。なお、図7では、第1実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付している。さらに、本実施形態では、図7に明示していないエジェクタ13の各構成についても第1実施形態と同様の符号を付して説明している。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, as shown in the overall configuration diagram of FIG. 7, the
なお、クールボックスとは、車室内に設けられた冷蔵庫である。従って、本実施形態のクールボックス用蒸発器14cは、クールボックス用送風ファン15cによって循環送風されるクールボックス(冷蔵庫)内の庫内空気を冷却する機能を果たす。なお、クールボックス用送風ファン15cの基本的構成は、前席用送風ファン15aおよび後席用送風ファン15bと同様である。
The cool box is a refrigerator provided in the passenger compartment. Accordingly, the cool box evaporator 14c of the present embodiment functions to cool the internal air in the cool box (refrigerator) circulated by the cool box blower fan 15c. The basic configuration of the cool box blower fan 15c is the same as that of the front
また、本実施形態のエジェクタ13には、気液分離空間30fにて分離された液相冷媒を流出させる液相冷媒流出通路30iが3つ設けられており、それぞれの液相冷媒流出通路30iの冷媒出口部として、第1実施形態の第1、第2液相冷媒流出口31d、31eに加えて、第3液相冷媒流出口31hが設けられている。この第3液相冷媒流出口31hには、クールボックス用蒸発器14cの冷媒入口側が接続されている。
Further, the
さらに、本実施形態の各液相冷媒流出通路30iも、第1実施形態と同様に、それぞれエジェクタ13の気液分離空間30fの内周壁面の接線方向に延びており、気液分離空間30f内に開口する複数(本実施形態では、3つ)の液相冷媒流出通路30iの入口部は、気液分離空間30fの軸中心に対して互いに等角度間隔(本実施形態では、120°間隔)で配置されている。
Furthermore, each liquid-phase
また、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10では、後席用蒸発器14bの冷媒出口側およびクールボックス用蒸発器14cの冷媒出口側に、三方継手構造の合流部17が
接続されている。さらに、この合流部17の冷媒流出口には、エジェクタ13の第2冷媒吸引口31cが接続されている。従って、合流部17は、後席用蒸発器14bから流出した冷媒の流れとクールボックス用蒸発器14cから流出した冷媒の流れを合流させて第2冷媒吸引口31cへ導く機能を果たす。
Further, in the
さらに、クールボックス用蒸発器14cの冷媒出口側と合流部17との間には、クールボックス用蒸発器14cの冷媒出口側と合流部17とを接続する冷媒通路を開閉する開閉弁16が配置されている。この開閉弁16は、制御装置から出力される制御電圧によって、その開閉作動が制御される電磁弁である。
Further, between the refrigerant outlet side of the
以上の説明から明らかなように、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10では、制御装置が開閉弁16を開くと、前席用蒸発器14a、後席用蒸発器14b、およびクールボックス用蒸発器14cが互いに並列的に接続されたサイクル構成となる。
As is apparent from the above description, in the
さらに、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10では、制御装置が開閉弁16を開いた際に、第2液相冷媒流出口31eから後席用蒸発器14bを介して合流部17へ至る冷媒経路における通路圧損と、第3液相冷媒流出口31hからクールボックス用蒸発器14cおよび開閉弁16を介して合流部17へ至る冷媒経路における通路圧損が同等となるように液相冷媒流出通路30iや他の冷媒配管等の通路圧損を設定している。
Further, in the
また、本実施形態のエジェクタ13では、液相冷媒流出口が3つ設けられ、冷媒吸引口が2つ設けられている。換言すると、液相冷媒流出通路30iの数量と冷媒吸引口の数量が互いに異なっている。さらに、本実施形態の操作パネルには、クールボックスを作動させることを要求するクールボックス作動スイッチが設けられている。その他のエジェクタ13およびエジェクタ式冷凍サイクル10の構成は第1実施形態と同様である。
Further, in the
次に、上記構成における本実施形態の作動について説明する。まず、空調作動スイッチが投入(ON)された状態で、クールボックス作動スイッチが非投入(OFF)となっている場合は、クールボックスを作動させない空調専用モードとなる。この空調専用モードでは、制御装置が、開閉弁16を閉じ、クールボックス用送風ファン15cの作動を停止させる。
Next, the operation of this embodiment in the above configuration will be described. First, when the air-conditioning operation switch is turned on (ON) and the cool box operation switch is not turned on (OFF), the air-conditioning-only mode in which the cool box is not operated is set. In this air conditioning only mode, the control device closes the on-off
従って、空調専用モードでは、第1実施形態と同様に、前席用蒸発器14aおよび後席用蒸発器14bが並列的に接続されるサイクルが構成される。従って、実質的に第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
Accordingly, in the air conditioning only mode, a cycle in which the
一方、空調作動スイッチが投入(ON)された状態で、クールボックス作動スイッチが投入(ON)された場合は、クールボックスを作動させる空調冷蔵兼用モードとなる。この空調冷蔵兼用モードでは、制御装置が、開閉弁16を開き、クールボックス用送風ファン15cを作動させる。
On the other hand, when the air-cooling operation switch is turned on (ON) and the cool box operation switch is turned on (ON), the air-conditioning and refrigerating mode for operating the cool box is set. In this air-conditioning / refrigeration combined mode, the control device opens the on-off
これにより、空調冷蔵兼用モードでは、前席用蒸発器14a、後席用蒸発器14bおよびクールボックス用蒸発器14cが並列的に接続されるサイクルが構成される。そして、エジェクタ13の第3液相冷媒流出口31hから流出した冷媒は、クールボックス用蒸発器14cへ流入する。
Thereby, in the air-conditioning refrigeration combined use mode, a cycle in which the
クールボックス用蒸発器14cへ流入した冷媒は、クールボックス用送風ファン15cによって循環送風される庫内空気から吸熱して蒸発する。これにより、庫内空気が冷却される。さらに、クールボックス用蒸発器14cから流出した冷媒は、開閉弁16を介して合流部17へ流入し、後席用蒸発器14bから流出した冷媒と合流してエジェクタ13の
第2冷媒吸引口31cから吸引される。その他の作動は、空調専用モードと同様である。
The refrigerant that has flowed into the
従って、空調冷蔵兼用モードにおいても、エジェクタ13の気液分離空間30f内で旋回する冷媒の運動エネルギを有効に活用して、並列的に接続された複数の蒸発器に対して適切に冷媒を供給することができる。その結果、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
Accordingly, even in the air-conditioning / refrigeration combined mode, the kinetic energy of the refrigerant swirling in the gas-
ここで、クールボックス用蒸発器14cの冷却対象空間である冷蔵庫内の容積は、前席用蒸発器14aあるいは後席用蒸発器14bの冷却対象空間である車室内の容積と比較して極めて小さい。このため、空調冷蔵兼用モード時にクールボックス用蒸発器14cへ供給される冷媒流量は、前席用蒸発器14aあるいは後席用蒸発器14bへ供給される冷媒流量と比較して少量となる。
Here, the volume in the refrigerator, which is the space to be cooled by the
従って、空調専用モード時に第2冷媒吸引口31cから吸引される冷媒流量と、空調冷蔵兼用モード時に第2冷媒吸引口31cから吸引される冷媒流量との流量差は極めて小さい。そこで、本実施形態のエジェクタ13では、液相冷媒流出口を3つ設け、冷媒吸引口を2つ設けた構成を採用している。
Therefore, the flow rate difference between the refrigerant flow rate sucked from the second
これにより、空調専用モード時におけるエジェクタ13の流入空間30c内の冷媒の旋回流れと、空調冷蔵兼用モード時における流入空間30c内の冷媒の旋回流れが変化してしまうことを抑制して、流入空間30cからディフューザ通路13cへ流入する冷媒の旋回流れを安定して促進することができる。
This suppresses changes in the swirling flow of the refrigerant in the
さらに、本実施形態では、合流部17の上流側に開閉弁16を配置し、この開閉弁16を開閉することで、空調専用モードと空調冷蔵兼用モードとを切り替えている。従って、極めて容易に、空調専用モードと空調冷蔵兼用モードとを切り替えることができる。
Furthermore, in this embodiment, the on-off
なお、本実施形態では、エジェクタ13内の流入空間30c内の旋回流れを促進するために、液相冷媒流出通路を3つ設けるとともに、冷媒吸引口を2つ設けた例を説明したが、液相冷媒流出通路の数量および冷媒吸引口の数量はこれに限定されない。
In the present embodiment, an example in which three liquid-phase refrigerant outflow passages and two refrigerant suction ports are provided in order to promote the swirling flow in the
例えば、液相冷媒流出通路を第1実施形態と同様に2つ設け、冷媒吸引口を3つ設ける構成としてもよい。この際、各冷媒吸引口と流入空間30cとを接続する吸引冷媒流入通路30hが、流入空間30cの中心軸方向から見たときに、流入空間30cの内周壁面の接線方向に延びているとともに、流入空間30c内に開口する3つの吸引冷媒流入通路30hの出口部が、流入空間30cの軸中心に対して互いに等角度間隔(具体的には、120°間隔)で配置されていることが望ましい。
For example, two liquid-phase refrigerant outflow passages may be provided similarly to the first embodiment, and three refrigerant suction ports may be provided. At this time, the suction
さらに、第2液相冷媒流出口31dに冷媒の流れを分岐する分岐部を接続し、分岐部にて分岐された一方の冷媒を後席用蒸発器14bへ流入させ、分岐部にて分岐された他方の冷媒を開閉弁を介してクールボックス用蒸発器14cへ流入させ、前席用蒸発器14a、後席用蒸発器14bおよびクールボックス用蒸発器14cから流出した冷媒をそれぞれ3つの冷媒吸引口へ吸引させる構成としてもよい。
Further, a branching part for branching the refrigerant flow is connected to the second liquid-
これによれば、空調専用モード時におけるエジェクタ13の気液分離空間30f内の冷媒の旋回流れと、空調冷蔵兼用モード時における気液分離空間30f内の冷媒の旋回流れが変化してしまうことを抑制して、気液分離空間30fにおける気液分離性能を安定化させることができる。
According to this, the swirling flow of the refrigerant in the gas-
(第3実施形態)
本実施形態では、第1実施形態のエジェクタ13に対して、図8に示すように、ディフューザ通路13から流出する冷媒が通路形成部材35の軸周りに旋回することを促進する旋回促進手段である複数の整流板38を追加した例を説明する。なお、図8では、通路形成部材35を軸方向から見たときに、通路形成部材35の円錐状側面に沿って流れる冷媒の流れ方向を太実線矢印にて模式的に図示しており、整流板38等についても模式的に図示している。
(Third embodiment)
In the present embodiment, as shown in FIG. 8, it is a turning acceleration means that promotes the refrigerant flowing out of the
より具体的には、整流板38は、通路形成部材35の最下方部の外周側であって、ディフューザ通路13cの冷媒出口側を形成する部位に配置されている。さらに、この整流板38は、通路形成部材35の軸方向に広がる板状部材で構成されており、図8に示すように、通路形成部材35の軸周りに円環状に配置されている。
More specifically, the rectifying
また、それぞれの整流板38は、軸方向から見たときに、その板面が径方向に対して傾斜して配置されている。従って、ディフューザ通路13から流出する冷媒が各整流板38の板面に沿って流れることによって、ディフューザ通路13から流出する冷媒の旋回方向の流れが促進される。その他の構成および作動は、第1実施形態と同様である。従って、本実施形態のエジェクタ13においても第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
Further, each rectifying
ここで、例えば、エジェクタ式冷凍サイクル10の熱負荷が減少して、サイクルを循環させる冷媒流量が少なくなる運転条件等では、ディフューザ通路13cを流通する冷媒の速度成分のうち、軸方向の速度成分に対して旋回方向の速度成分が極めて小さくなってしまうことや、旋回方向の速度成分が殆ど無くなってしまうことがある。
Here, for example, in an operating condition in which the heat load of the
これに対して、本実施形態のエジェクタ13によれば、旋回促進手段である整流板38を備えているので、図8の太実線矢印に示すように、エジェクタ式冷凍サイクル10の運転条件によらず、気液分離空間30fへ流入する冷媒を通路形成部材35の軸周りに旋回させることができる。従って、気液分離空間30f内の冷媒に確実に遠心力を作用させることができる。
On the other hand, according to the
その結果、本実施形態のエジェクタ13によれば、エジェクタ式冷凍サイクル10の運転条件等によらず、気液分離空間30fにおける気液分離性能を向上できるとともに、気液分離空間30f内を旋回する冷媒の運動エネルギを利用して、前席用蒸発器14aおよび後席用蒸発器14bに対して適切に冷媒を供給することができる。
As a result, according to the
なお、本実施形態では、平板状に形成された整流板38について説明したが、整流板38はこれに限定されない。冷媒が通路形成部材35の軸周りに旋回して流れることを促進することができれば、軸方向から見たときに旋回流れ方向に沿って湾曲した形状に形成されていてもよい。
In the present embodiment, the rectifying
また、本実施形態では、図8に示すように、複数の整流板38の配置を、冷媒流れ出口側の整流板38同士の間隔が入口側の整流板38同士の間隔よりも広くなる、いわゆる減速翼列配置としている。これによれば、隣り合う整流板38同士の間に形成される冷媒通路の通路断面積を徐々に拡大させて、冷媒の速度エネルギを圧力エネルギに変換させるディフューザとして機能させることができる。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 8, the arrangement of the plurality of rectifying
さらに、整流板38の配置は、これに限定されることなく、冷媒流れ出口側の整流板38同士の間隔が入口側の整流板38同士の間隔よりも狭くなる、いわゆる増速翼列配置(加速翼列配置)としてもよい。これによれば、隣り合う整流板38同士の間に形成される冷媒通路の通路断面積を徐々に縮小させて、冷媒の旋回方向の流速を増速させることができるので、効果的に旋回流れを促進することができる。
Further, the arrangement of the rectifying
(他の実施形態)
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified as follows without departing from the spirit of the present invention.
(1)上述の実施形態では、並列的に接続された複数の蒸発器を備えるエジェクタ式冷凍サイクルにエジェクタ13を適用した例を説明したが、エジェクタ13を適用可能なエジェクタ式冷凍サイクルはこれに限定されない。例えば、4つ以上の蒸発器を備えるエジェクタ式冷凍サイクルであってもよいし、1つの蒸発器を備えるエジェクタ式冷凍サイクルであってもよい。
(1) In the above-described embodiment, the example in which the
さらに、1つの蒸発器を備えるエジェクタ式冷凍サイクルにエジェクタ13を適用する場合は、複数の液相冷媒流出通路30iから流出した冷媒の流れを合流させて1つの蒸発器へ流入させ、1つの蒸発器から流出した冷媒の流れを分岐して複数の冷媒吸引口から吸引するサイクル構成としてもよい。
Further, when the
また、第1実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10に対して、後席用蒸発器14bの冷媒流出口から第2冷媒吸引口31cへ至る冷媒経路に第2実施形態と同様の開閉弁を配置したサイクル構成としてもよい。これによれば、制御装置が開閉弁を閉じることによって、後席側へ送風される送風空気を冷却することなく、前席側へ送風される送風空気を冷却できる。
Further, with respect to the
ここで、一般的に、運転席のある前席側の空調に対して、後席側では乗員が不在となることがあるので、後席側の空調を行う必要性は前席側よりも少なくなる。従って、後席側へ送風される送風空気を冷却することなく、前席側へ送風される送風空気を冷却できることは、不必要な後席側の空調が行われてしまうことによるエネルギ消費を抑制できる点で有効である。 Here, in general, there is a case where there is no occupant on the rear seat side compared to the air conditioning on the front seat side where the driver's seat is located, so the need for air conditioning on the rear seat side is less than that on the front seat side. Become. Accordingly, the ability to cool the blown air blown to the front seat side without cooling the blown air blown to the rear seat side suppresses energy consumption due to unnecessary air conditioning on the rear seat side. It is effective in that it can be done.
もちろん、第1実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10に対して、前席用蒸発器14aの冷媒流出口から第1冷媒吸引口31bへ至る冷媒経路および後席用蒸発器14bの冷媒流出口から第2冷媒吸引口31cへ至る冷媒経路の双方に開閉弁を配置するサイクル構成としてもよい。
Of course, with respect to the
(2)上述の実施形態では、通路形成部材35を変位させる駆動手段37として、温度変化に伴って圧力変化する感温媒体が封入された封入空間37bおよび封入空間37b内の感温媒体の圧力に応じて変位するダイヤフラム37aを有して構成されたものを採用した例を説明したが、駆動手段はこれに限定されない。
(2) In the above-described embodiment, as the driving means 37 for displacing the
例えば、感温媒体として温度によって体積変化するサーモワックスを採用してもよいし、駆動手段として形状記憶合金性の弾性部材を有して構成されたものを採用してもよいし、さらに、駆動手段として電動モータやソレノイド等の電気的機構によって通路形成部材35を変位させるものを採用してもよい。
For example, a thermowax that changes in volume depending on temperature may be employed as the temperature-sensitive medium, or a drive unit that includes a shape memory alloy elastic member may be employed. As a means, a member that displaces the
(3)上述の実施形態では、通路形成部材35の材質について説明していないが、通路形成部材35は金属(例えば、アルミニウム)で形成してもよいし、樹脂で形成してもよい。例えば、通路形成部材35を樹脂で形成して軽量化を図ることによって、駆動手段37を小型化することができ、エジェクタ13全体としての体格のより一層の小型化を図ることができる。
(3) Although the material of the
(4)上述の実施形態では、エジェクタ13を備えるエジェクタ式冷凍サイクル10を、車両用空調装置に適用した例を説明したが、エジェクタ13を備える冷凍サイクル10の適用はこれに限定されない。例えば、据置型空調装置、冷温保存庫、自動販売機用冷却
加熱装置等に適用してもよい。
(4) In the above-described embodiment, the example in which the
(5)上述の実施形態では、放熱器12として、サブクール型の熱交換器を採用した例を説明したが、凝縮部12aのみからなる通常の放熱器を採用してもよい。
(5) In the above-mentioned embodiment, although the example which employ | adopted the subcool type heat exchanger as the
10 エジェクタ式冷凍サイクル
13 エジェクタ
13a ノズル通路
13b 吸引用通路
13c ディフューザ通路
14a〜14c 蒸発器
30f 気液分離空間
30i 液相冷媒流出通路
DESCRIPTION OF
Claims (9)
冷媒流入口(31a)から流入した冷媒を旋回させる旋回空間(30a)、前記旋回空間(30a)から流出した冷媒を減圧させる減圧用空間(30b)、前記減圧用空間(30b)の冷媒流れ下流側に連通して外部から冷媒を吸引する吸引用通路(13b)、前記減圧用空間(30b)から噴射された噴射冷媒と前記吸引用通路(13b)から吸引された吸引冷媒とを混合させる昇圧用空間(30e)が形成されたボデー(30)と、
少なくとも一部が前記減圧用空間(30b)の内部および前記昇圧用空間(30e)の内部に配置されるとともに、前記減圧用空間(30b)から離れるに伴って断面積が拡大する円錐状に形成された通路形成部材(35)とを備え、
前記ボデー(30)のうち前記減圧用空間(30b)を形成する部位の内周面と前記通路形成部材(35)の外周面との間に形成される冷媒通路は、前記旋回空間(30a)から流出した冷媒を減圧させて噴射するノズルとして機能するノズル通路(13a)であり、
前記ボデー(30)のうち前記昇圧用空間(30e)を形成する部位の内周面と前記通路形成部材(35)の外周面との間に形成される冷媒通路は、前記噴射冷媒および前記吸引冷媒を混合して昇圧させるディフューザとして機能するディフューザ通路(13c)であり、
前記ディフューザ通路(13c)は、前記通路形成部材(35)の軸方向に垂直な断面における断面形状が環状に形成されており、
さらに、前記ボデー(30)には、前記昇圧用空間(30e)から流出した冷媒の気液を遠心力の作用によって分離する気液分離空間(30f)、前記気液分離空間(30f)にて分離された液相冷媒を前記蒸発器(14a〜14c)側へ流出させる複数の液相冷媒流出通路(30i)が設けられていることを特徴とするエジェクタ。 An ejector applied to a vapor compression refrigeration cycle apparatus (10) having evaporators (14a to 14c) for evaporating refrigerant,
A swirling space (30a) for swirling the refrigerant flowing in from the refrigerant inlet (31a), a decompression space (30b) for decompressing the refrigerant flowing out of the swirling space (30a), and a refrigerant flow downstream of the decompression space (30b) The suction passage (13b) that communicates with the outside and sucks the refrigerant from the outside, and the pressure rising that mixes the injection refrigerant injected from the decompression space (30b) and the suction refrigerant sucked from the suction passage (13b) A body (30) in which a space (30e) is formed;
At least a portion is disposed in the decompression space (30b) and in the pressurization space (30e), and is formed in a conical shape whose cross-sectional area increases with distance from the decompression space (30b). A passage forming member (35) formed,
The refrigerant passage formed between the inner peripheral surface of the body (30) forming the decompression space (30b) and the outer peripheral surface of the passage forming member (35) is the swirling space (30a). A nozzle passage (13a) that functions as a nozzle for depressurizing and injecting the refrigerant flowing out from
The refrigerant passage formed between the inner peripheral surface of the body (30) forming the pressurizing space (30e) and the outer peripheral surface of the passage forming member (35) is the injection refrigerant and the suction A diffuser passage (13c) that functions as a diffuser for mixing and increasing the pressure of the refrigerant;
The diffuser passage (13c) is formed in an annular shape in cross section perpendicular to the axial direction of the passage forming member (35),
Further, the body (30) includes a gas-liquid separation space (30f) for separating the gas-liquid refrigerant flowing out of the pressurizing space (30e) by the action of centrifugal force, and the gas-liquid separation space (30f). An ejector comprising a plurality of liquid-phase refrigerant outflow passages (30i) through which the separated liquid-phase refrigerant flows out to the evaporators (14a to 14c).
前記気液分離空間(30f)の軸方向から見たときに、前記複数の液相冷媒流出通路(30i)は、前記気液分離空間(30f)の軸中心に対して互いに対象に配置されていることを特徴とする請求項1に記載のエジェクタ。 The gas-liquid separation space (30f) is formed in the shape of a rotating body arranged coaxially with the passage forming member (35),
When viewed from the axial direction of the gas-liquid separation space (30f), the plurality of liquid-phase refrigerant outflow passages (30i) are arranged relative to each other with respect to the axial center of the gas-liquid separation space (30f). The ejector according to claim 1.
前記気液分離空間(30f)内から前記液相冷媒流出通路(30i)へ流入する冷媒の流れ方向が、前記気液分離空間(30f)の内周壁面の接線方向となっていることを特徴とする請求項1に記載のエジェクタ。 The gas-liquid separation space (30f) is formed in the shape of a rotating body arranged coaxially with the passage forming member (35),
The flow direction of the refrigerant flowing from the gas-liquid separation space (30f) into the liquid-phase refrigerant outflow passage (30i) is a tangential direction of the inner peripheral wall surface of the gas-liquid separation space (30f). The ejector according to claim 1.
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